JPH11103096A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造工程などのハンドリング時に静電気が印
加されても、また逆方向電圧が印加されても、損傷した
り破壊しにくいと共に、従来の発光素子の性能や製造コ
ストに影響を殆ど及ぼすことがない半導体発光素子を提
供する。 【解決手段】 一端部に湾曲状の凹部１１が形成された
板状の第１のリード１と、該第１のリードと並置して設
けられる板状の第２のリード２と、前記第１のリードの
凹部内にダイボンディングされる発光素子チップ３と、
該発光素子チップの第１および第２の電極をそれぞれ前
記第１および第２のリードと電気的に接続する接続手段
と、前記第１および第２のリードのいずれか一方の側面
の平坦部にボンディングされ、前記第１および第２のリ
ード間に電気的に接続されて前記発光素子チップの少な
くとも逆方向電圧に対して前記発光素子チップを保護す
る保護素子（ツェナーダイオードチップ５）とからなっ
ている。
加されても、また逆方向電圧が印加されても、損傷した
り破壊しにくいと共に、従来の発光素子の性能や製造コ
ストに影響を殆ど及ぼすことがない半導体発光素子を提
供する。 【解決手段】 一端部に湾曲状の凹部１１が形成された
板状の第１のリード１と、該第１のリードと並置して設
けられる板状の第２のリード２と、前記第１のリードの
凹部内にダイボンディングされる発光素子チップ３と、
該発光素子チップの第１および第２の電極をそれぞれ前
記第１および第２のリードと電気的に接続する接続手段
と、前記第１および第２のリードのいずれか一方の側面
の平坦部にボンディングされ、前記第１および第２のリ
ード間に電気的に接続されて前記発光素子チップの少な
くとも逆方向電圧に対して前記発光素子チップを保護す
る保護素子（ツェナーダイオードチップ５）とからなっ
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は保護素子が設けられ
ている半導体発光素子に関する。さらに詳しくは、交流
電圧駆動または静電気などにより発光素子に逆方向電圧
や所定の電圧以上の順方向電圧が印加される場合にも発
光素子がその静電気などにより破壊しにくいように保護
素子が設けられている半導体発光素子に関する。
ている半導体発光素子に関する。さらに詳しくは、交流
電圧駆動または静電気などにより発光素子に逆方向電圧
や所定の電圧以上の順方向電圧が印加される場合にも発
光素子がその静電気などにより破壊しにくいように保護
素子が設けられている半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体発光素子は、ｐ形層とｎ形
層とが直接接合してｐｎ接合を形成するか、その間に活
性層を挟持してダブルヘテロ接合を形成して構成され、
ｐ形層とｎ形層との間に順方向の電圧が印加されること
により、ｐｎ接合部または活性層で発光する。このよう
な発光素子は、たとえば図５に示されるように、半導体
の積層体からなる発光素子チップ（以下、ＬＥＤチップ
という）３が第１のリード１の先端にボンディングさ
れ、一方の電極が第１のリード１と電気的に接続され、
他方の電極が第２のリード２と金線４などにより電気的
に接続されてその周囲がＬＥＤチップ３の光に対して透
明な樹脂製のパッケージ６により覆われることにより形
成されている。
層とが直接接合してｐｎ接合を形成するか、その間に活
性層を挟持してダブルヘテロ接合を形成して構成され、
ｐ形層とｎ形層との間に順方向の電圧が印加されること
により、ｐｎ接合部または活性層で発光する。このよう
な発光素子は、たとえば図５に示されるように、半導体
の積層体からなる発光素子チップ（以下、ＬＥＤチップ
という）３が第１のリード１の先端にボンディングさ
れ、一方の電極が第１のリード１と電気的に接続され、
他方の電極が第２のリード２と金線４などにより電気的
に接続されてその周囲がＬＥＤチップ３の光に対して透
明な樹脂製のパッケージ６により覆われることにより形
成されている。
【０００３】このような発光素子は、ダイオード構造に
なっているため、逆方向の電圧が印加されても電流が流
れない整流作用を利用して、直流電圧を両電極間に印加
しないで交流電圧を印加することにより、交流で順方向
電圧になる場合にのみ電流が流れて発光する光を利用す
る使用方法も採用されている。
なっているため、逆方向の電圧が印加されても電流が流
れない整流作用を利用して、直流電圧を両電極間に印加
しないで交流電圧を印加することにより、交流で順方向
電圧になる場合にのみ電流が流れて発光する光を利用す
る使用方法も採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】通常の半導体発光素子
は、一般にＧａＡｓ系やＧａＰ系やチッ化ガリウム系な
どの化合物半導体が用いられているが、これらの化合物
半導体を用いたばあには、逆方向に印加される電圧に対
して弱く、半導体層が破壊することがある。とくに、チ
ッ化ガリウム系化合物半導体においては、その逆方向の
耐圧が５０Ｖ程度と低く逆方向の印加電圧に対してとく
に破壊しやすいこと、またバンドギャップエネルギーが
大きいため、ＧａＡｓ系などを用いた発光素子より動作
電圧も高くなること、などのため交流電圧の印加で半導
体発光素子が破損したり、その特性が劣化するという問
題がある。
は、一般にＧａＡｓ系やＧａＰ系やチッ化ガリウム系な
どの化合物半導体が用いられているが、これらの化合物
半導体を用いたばあには、逆方向に印加される電圧に対
して弱く、半導体層が破壊することがある。とくに、チ
ッ化ガリウム系化合物半導体においては、その逆方向の
耐圧が５０Ｖ程度と低く逆方向の印加電圧に対してとく
に破壊しやすいこと、またバンドギャップエネルギーが
大きいため、ＧａＡｓ系などを用いた発光素子より動作
電圧も高くなること、などのため交流電圧の印加で半導
体発光素子が破損したり、その特性が劣化するという問
題がある。
【０００５】また、交流電圧を印加する駆動でなくて
も、外部からサージ電圧などの大きな電圧が印加される
場合、チッ化ガリウム系化合物半導体では順方向電圧で
も１５０Ｖ程度で破壊されやすいという問題がある。
も、外部からサージ電圧などの大きな電圧が印加される
場合、チッ化ガリウム系化合物半導体では順方向電圧で
も１５０Ｖ程度で破壊されやすいという問題がある。
【０００６】これらの逆方向電圧や静電気の印加に対す
る破壊を防止するため、半導体発光素子が組み込まれる
回路内で、半導体発光素子と並列で半導体発光素子と逆
方向にツェナーダイオードを組み込むことが行われる場
合もある。しかし、回路内に組み込まれる前の製造工程
や出荷に伴う搬送工程、または回路基板に組み込む際な
どのハンドリング時に静電気で破壊したり、外部回路で
ＬＥＤの他にダイオードなどを組み込むスペースや工数
を必要とするという問題がある。
る破壊を防止するため、半導体発光素子が組み込まれる
回路内で、半導体発光素子と並列で半導体発光素子と逆
方向にツェナーダイオードを組み込むことが行われる場
合もある。しかし、回路内に組み込まれる前の製造工程
や出荷に伴う搬送工程、または回路基板に組み込む際な
どのハンドリング時に静電気で破壊したり、外部回路で
ＬＥＤの他にダイオードなどを組み込むスペースや工数
を必要とするという問題がある。
【０００７】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、製造工程や搬送工程、または回路基板
への実装時などのハンドリング時に静電気が印加されて
も、また交流駆動などに伴う逆方向電圧が印加される場
合にも、損傷したり破壊しにくくすると共に、従来の発
光素子の性能や製造コストに影響を殆ど及ぼすことがな
い半導体発光素子を提供することを目的とする。
なされたもので、製造工程や搬送工程、または回路基板
への実装時などのハンドリング時に静電気が印加されて
も、また交流駆動などに伴う逆方向電圧が印加される場
合にも、損傷したり破壊しにくくすると共に、従来の発
光素子の性能や製造コストに影響を殆ど及ぼすことがな
い半導体発光素子を提供することを目的とする。
【０００８】本発明の他の目的は、発光素子チップを保
護する保護素子がリードの端部側に設けられる場合に
も、その保護素子がリードを伝って侵入する不純物によ
り腐食したり劣化しないように保護する発光素子チップ
を提供することにある。
護する保護素子がリードの端部側に設けられる場合に
も、その保護素子がリードを伝って侵入する不純物によ
り腐食したり劣化しないように保護する発光素子チップ
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、一端部に湾曲状の凹部が形成された板状の第１
のリードと、該第１のリードと並置して設けられる板状
の第２のリードと、前記第１のリードの凹部内にダイボ
ンディングされる発光素子チップと、該発光素子チップ
の２つの電極をそれぞれ前記第１および第２のリードと
電気的に接続する接続手段と、前記第１および第２のリ
ードのいずれか一方の側面の平坦部にボンディングさ
れ、前記第１および第２のリード間に電気的に接続され
て前記発光素子チップに印加され得る少なくとも逆方向
電圧に対して前記発光素子チップを保護する保護素子と
からなっている。
素子は、一端部に湾曲状の凹部が形成された板状の第１
のリードと、該第１のリードと並置して設けられる板状
の第２のリードと、前記第１のリードの凹部内にダイボ
ンディングされる発光素子チップと、該発光素子チップ
の２つの電極をそれぞれ前記第１および第２のリードと
電気的に接続する接続手段と、前記第１および第２のリ
ードのいずれか一方の側面の平坦部にボンディングさ
れ、前記第１および第２のリード間に電気的に接続され
て前記発光素子チップに印加され得る少なくとも逆方向
電圧に対して前記発光素子チップを保護する保護素子と
からなっている。
【００１０】ここに保護素子とは、発光素子チップに印
加され得る逆方向電圧を短絡したり、発光素子チップの
動作電圧より高い所定の電圧以上の順方向電圧をショー
トさせ得る素子を意味し、ツェナーダイオードやトラン
ジスタのダイオード接続、ＭＯＳＦＥＴのゲートとソー
スまたはドレインとを短絡した素子またはこれらの複合
素子、ＩＣなどを含む。また接続手段とは、金線や導電
性接着剤などにより接続し得る手段を意味する。
加され得る逆方向電圧を短絡したり、発光素子チップの
動作電圧より高い所定の電圧以上の順方向電圧をショー
トさせ得る素子を意味し、ツェナーダイオードやトラン
ジスタのダイオード接続、ＭＯＳＦＥＴのゲートとソー
スまたはドレインとを短絡した素子またはこれらの複合
素子、ＩＣなどを含む。また接続手段とは、金線や導電
性接着剤などにより接続し得る手段を意味する。
【００１１】この構造にすることにより、保護素子は発
光素子チップがマウントされる湾曲状の凹部より下のリ
ードの平坦部分に設けられるため、発光部には従来と何
等の変化をもたらすことなく、容易に保護素子をランプ
型の半導体発光素子内に内蔵することができる。その結
果、製造工程や実装工程などでの取扱が非常に容易にな
ると共に、静電破壊などによる不良の発生を抑制するこ
とができる。
光素子チップがマウントされる湾曲状の凹部より下のリ
ードの平坦部分に設けられるため、発光部には従来と何
等の変化をもたらすことなく、容易に保護素子をランプ
型の半導体発光素子内に内蔵することができる。その結
果、製造工程や実装工程などでの取扱が非常に容易にな
ると共に、静電破壊などによる不良の発生を抑制するこ
とができる。
【００１２】前記発光素子チップがチッ化ガリウム系化
合物半導体からなり、前記保護素子がツェナーダイオー
ドであれば、とくに逆電圧に弱く、また順方向でも高電
圧の印加に弱いチッ化ガリウム系化合物半導体が用いら
れる半導体発光素子において、逆方向電圧やサージ電圧
などの印加に対して保護されるため好ましい。とくに保
護素子としてツェナーダイオードが用いられることによ
り、発光素子チップに順方向にサージなどの高電圧が印
加されてもツェナーダイオードのツェナー特性により、
発光素子チップにダメージを与えることなく保護される
と共に、通常の動作には何等の異常を来さない。ここに
チッ化ガリウム系化合物半導体とは、III 族元素のＧａ
とＶ族元素のＮとの化合物またはIII 族元素のＧａの一
部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族元素と置換したものお
よび／またはＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなどの他の
Ｖ族元素と置換した化合物からなる半導体をいう。
合物半導体からなり、前記保護素子がツェナーダイオー
ドであれば、とくに逆電圧に弱く、また順方向でも高電
圧の印加に弱いチッ化ガリウム系化合物半導体が用いら
れる半導体発光素子において、逆方向電圧やサージ電圧
などの印加に対して保護されるため好ましい。とくに保
護素子としてツェナーダイオードが用いられることによ
り、発光素子チップに順方向にサージなどの高電圧が印
加されてもツェナーダイオードのツェナー特性により、
発光素子チップにダメージを与えることなく保護される
と共に、通常の動作には何等の異常を来さない。ここに
チッ化ガリウム系化合物半導体とは、III 族元素のＧａ
とＶ族元素のＮとの化合物またはIII 族元素のＧａの一
部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族元素と置換したものお
よび／またはＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなどの他の
Ｖ族元素と置換した化合物からなる半導体をいう。
【００１３】前記保護素子が耐熱性被覆材により被覆さ
れ、かつ、前記発光素子チップを被覆するパッケージが
前記耐熱性被覆材を覆うように設けられることにより、
リード先端のハンダ付けなどによる温度上昇によりリー
ドと樹脂製のパッケージとの間に隙間が生じても保護素
子は耐熱性樹脂によりしっかりと被覆されているため腐
食したり破損することがない。
れ、かつ、前記発光素子チップを被覆するパッケージが
前記耐熱性被覆材を覆うように設けられることにより、
リード先端のハンダ付けなどによる温度上昇によりリー
ドと樹脂製のパッケージとの間に隙間が生じても保護素
子は耐熱性樹脂によりしっかりと被覆されているため腐
食したり破損することがない。
【００１４】前記第１および第２のリードの前記保護素
子が設けられる位置より前記発光素子チップが設けられ
る側と反対側の位置で、少なくとも前記第１および第２
のリードの部分を覆う耐熱性被覆材が設けられ、かつ、
前記発光素子チップを被覆するパッケージが前記耐熱性
被覆材を覆うように設けられることにより、リードを伝
わって不純物が侵入しても耐熱性被覆材により侵入が阻
止されるため保護素子および発光素子チップなどを保護
することができる。
子が設けられる位置より前記発光素子チップが設けられ
る側と反対側の位置で、少なくとも前記第１および第２
のリードの部分を覆う耐熱性被覆材が設けられ、かつ、
前記発光素子チップを被覆するパッケージが前記耐熱性
被覆材を覆うように設けられることにより、リードを伝
わって不純物が侵入しても耐熱性被覆材により侵入が阻
止されるため保護素子および発光素子チップなどを保護
することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子について説明をする。
明の半導体発光素子について説明をする。
【００１６】本発明の半導体発光素子は、その一実施形
態の断面説明図が図１に示されるように、リードフレー
ムとして形成される板状の第１のリード１の先端部に湾
曲状の凹部１１が形成され、その凹部１１内にＬＥＤチ
ップ３がボンディングされている。第１のリード１と同
様にリードフレームとして形成される板状の第２のリー
ド２が第１のリード１と並置されており、ＬＥＤチップ
３の一方の電極、たとえばｎ側電極は第１のリード１と
電気的に接続され、他方の電極、たとえばｐ側電極が第
２のリード２と金線４などの接続手段によりそれぞれ電
気的に接続されている。さらに、図１に示される例で
は、第２のリード２の側面の平坦部に保護素子であるツ
ェナーダイオードチップ５がボンディングされ、第１お
よび第２のリード１、２間にＬＥＤチップ３と極性が逆
方向になるように電気的に接続されている。そして、そ
の周囲が樹脂製のパッケージ６により覆われている。
態の断面説明図が図１に示されるように、リードフレー
ムとして形成される板状の第１のリード１の先端部に湾
曲状の凹部１１が形成され、その凹部１１内にＬＥＤチ
ップ３がボンディングされている。第１のリード１と同
様にリードフレームとして形成される板状の第２のリー
ド２が第１のリード１と並置されており、ＬＥＤチップ
３の一方の電極、たとえばｎ側電極は第１のリード１と
電気的に接続され、他方の電極、たとえばｐ側電極が第
２のリード２と金線４などの接続手段によりそれぞれ電
気的に接続されている。さらに、図１に示される例で
は、第２のリード２の側面の平坦部に保護素子であるツ
ェナーダイオードチップ５がボンディングされ、第１お
よび第２のリード１、２間にＬＥＤチップ３と極性が逆
方向になるように電気的に接続されている。そして、そ
の周囲が樹脂製のパッケージ６により覆われている。
【００１７】第１および第２のリード１、２は、鉄材ま
たは銅材からなる厚さが０.４〜０.５ｍｍ程度の板状体
をパンチングにより成形し、第１のリードの上部から円
錐状のポンチによりスタンピングすることにより、その
先端部に椀型の凹部１１が形成されている。スタンピン
グにより凹部が形成されているため、第１のリードの先
端部ではその外周部も円筒状に広がるが、凹部１１より
下側では最初の板状体のままの平坦部になっている。図
１に示される例では、第１のリード１の凹部１１が形成
された部分より下の平坦部分の位置の第２のリード２に
ダイパッド部２１が形成され、ツェナーダイオードチッ
プ５をボンディングする場所が形成されている。なお、
製造段階では第１および第２のリード１、２の下端部は
リードフレームの枠部で連結されている。
たは銅材からなる厚さが０.４〜０.５ｍｍ程度の板状体
をパンチングにより成形し、第１のリードの上部から円
錐状のポンチによりスタンピングすることにより、その
先端部に椀型の凹部１１が形成されている。スタンピン
グにより凹部が形成されているため、第１のリードの先
端部ではその外周部も円筒状に広がるが、凹部１１より
下側では最初の板状体のままの平坦部になっている。図
１に示される例では、第１のリード１の凹部１１が形成
された部分より下の平坦部分の位置の第２のリード２に
ダイパッド部２１が形成され、ツェナーダイオードチッ
プ５をボンディングする場所が形成されている。なお、
製造段階では第１および第２のリード１、２の下端部は
リードフレームの枠部で連結されている。
【００１８】ＬＥＤチップ３は、たとえば青色系（紫外
線から黄色）の発光色を有するチップの一例の断面図が
図２に示されるように形成される。すなわち、たとえば
サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）などからなる基板３１
の表面に、ＧａＮからなる低温バッファ層３２が０.０
１〜０.２μｍ程度、クラッド層となるｎ形層３３が１
〜５μｍ程度、ＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が種々
変わり得ることを意味する、以下同じ）化合物半導体か
らなる活性層３４が０.０５〜０.３μｍ程度、ｐ形のＡ
ｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変わり得ることを
意味する、以下同じ）化合物半導体層３５ａおよびＧａ
Ｎ層３５ｂからなるｐ形層（クラッド層）３５が０.２
〜１μｍ程度、それぞれ順次積層されて、その表面に電
流拡散層３７を介してｐ側電極３８が形成されている。
また、積層された半導体層３３〜３５の一部が除去され
て露出したｎ形層３３にｎ側電極３９が設けられること
により形成されている。
線から黄色）の発光色を有するチップの一例の断面図が
図２に示されるように形成される。すなわち、たとえば
サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）などからなる基板３１
の表面に、ＧａＮからなる低温バッファ層３２が０.０
１〜０.２μｍ程度、クラッド層となるｎ形層３３が１
〜５μｍ程度、ＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が種々
変わり得ることを意味する、以下同じ）化合物半導体か
らなる活性層３４が０.０５〜０.３μｍ程度、ｐ形のＡ
ｌＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変わり得ることを
意味する、以下同じ）化合物半導体層３５ａおよびＧａ
Ｎ層３５ｂからなるｐ形層（クラッド層）３５が０.２
〜１μｍ程度、それぞれ順次積層されて、その表面に電
流拡散層３７を介してｐ側電極３８が形成されている。
また、積層された半導体層３３〜３５の一部が除去され
て露出したｎ形層３３にｎ側電極３９が設けられること
により形成されている。
【００１９】ツェナーダイオードチップ５は、通常のシ
リコン半導体などからなり、不純物濃度の高い半導体の
ｐｎ接合に大きい逆方向電圧を印加すると電子がトンネ
ル効果によってｐｎ接合を通って流れる現象を利用した
ものである。この逆方向の電流が流れ始める電圧（ツェ
ナー電圧）はその不純物濃度により設定される。したが
って、このツェナー電圧をＬＥＤチップ３の動作電圧よ
り高い所定の電圧に設定しておき、ＬＥＤチップ３とツ
ェナーダイオードチップ５とが並列で逆方向になるよう
に第１および第２のリード１、２に接続することによ
り、ＬＥＤチップ３の動作に支障を来すことはない。
リコン半導体などからなり、不純物濃度の高い半導体の
ｐｎ接合に大きい逆方向電圧を印加すると電子がトンネ
ル効果によってｐｎ接合を通って流れる現象を利用した
ものである。この逆方向の電流が流れ始める電圧（ツェ
ナー電圧）はその不純物濃度により設定される。したが
って、このツェナー電圧をＬＥＤチップ３の動作電圧よ
り高い所定の電圧に設定しておき、ＬＥＤチップ３とツ
ェナーダイオードチップ５とが並列で逆方向になるよう
に第１および第２のリード１、２に接続することによ
り、ＬＥＤチップ３の動作に支障を来すことはない。
【００２０】このＬＥＤチップ３およびツェナーダイオ
ードチップ５が図１に示されるように、第１のリード１
の凹部１１および第２のリード２のダイパッド部２１に
それぞれ銀ペーストなどの接着剤によりボンディングさ
れ、前述のように、ＬＥＤチップ３のｎ側電極３９とｐ
側電極３８（図２参照）が第１のリード１および第２の
リード２と、ツェナーダイオードチップ５の正電極（ｐ
形層に接続される電極を意味する）が第１のリード１と
それぞれ金線４により連結されて電気的に接続されてい
る。製造工程としては、リードフレームを立ててＬＥＤ
チップ３のダイボンディングおよびワイヤボンディング
をし、ついでリードフレームを横にしてツェナーダイオ
ードチップ５のダイボンディングとワイヤボンディング
を行う。なお、ツェナーダイオードチップ５の負電極
（ｎ形層に接続される電極を意味する）は導電性接着剤
により直接第２のリード２と電気的に接続されている。
ＬＥＤチップ３も上下両面にそれぞれｎ側電極およびｐ
側電極が設けられる構造のものであれば、一方の電極は
ＬＥＤチップが導電性接着剤によりダイボンディングさ
れることにより、ワイヤボンディングの必要なく電気的
に接続される。そして、ツェナーダイオードチップ５を
含めたこれらの周囲がＬＥＤチップ３により発光する光
を透過する透明または乳白色のエポキシ樹脂などにより
モールドされることにより、樹脂製のパッケージ６で被
覆された本発明の半導体発光素子が得られる。パッケー
ジ６は、図１に示されるように、発光面側が凸レンズに
なるようにドーム形状に形成されることにより、ランプ
タイプの発光素子が得られる。
ードチップ５が図１に示されるように、第１のリード１
の凹部１１および第２のリード２のダイパッド部２１に
それぞれ銀ペーストなどの接着剤によりボンディングさ
れ、前述のように、ＬＥＤチップ３のｎ側電極３９とｐ
側電極３８（図２参照）が第１のリード１および第２の
リード２と、ツェナーダイオードチップ５の正電極（ｐ
形層に接続される電極を意味する）が第１のリード１と
それぞれ金線４により連結されて電気的に接続されてい
る。製造工程としては、リードフレームを立ててＬＥＤ
チップ３のダイボンディングおよびワイヤボンディング
をし、ついでリードフレームを横にしてツェナーダイオ
ードチップ５のダイボンディングとワイヤボンディング
を行う。なお、ツェナーダイオードチップ５の負電極
（ｎ形層に接続される電極を意味する）は導電性接着剤
により直接第２のリード２と電気的に接続されている。
ＬＥＤチップ３も上下両面にそれぞれｎ側電極およびｐ
側電極が設けられる構造のものであれば、一方の電極は
ＬＥＤチップが導電性接着剤によりダイボンディングさ
れることにより、ワイヤボンディングの必要なく電気的
に接続される。そして、ツェナーダイオードチップ５を
含めたこれらの周囲がＬＥＤチップ３により発光する光
を透過する透明または乳白色のエポキシ樹脂などにより
モールドされることにより、樹脂製のパッケージ６で被
覆された本発明の半導体発光素子が得られる。パッケー
ジ６は、図１に示されるように、発光面側が凸レンズに
なるようにドーム形状に形成されることにより、ランプ
タイプの発光素子が得られる。
【００２１】本発明の半導体発光素子によれば、ツェナ
ーダイオードチップが内蔵されて、図３にその等価回路
図が示されているように、ＬＥＤチップ３と並列にツェ
ナーダイオードチップ５が、その極性がＬＥＤチップ３
と逆になるように接続されている。そのため、ＬＥＤチ
ップ３を駆動する電源が交流電源であっても、ＬＥＤチ
ップ３に順方向の電圧になる位相のときは、ツェナーダ
イオードチップ５には逆方向電圧でツェナー電圧より低
い電圧であるため電流は流れず、ＬＥＤチップ３に電流
が流れて発光する。また、交流電源がＬＥＤチップ３に
逆方向の電圧になる位相のときは、ツェナーダイオード
チップ５を介して電流が流れる。そのため、交流電圧が
ＬＥＤチップ３に対して逆方向の電圧の位相となるとき
でも、ＬＥＤチップ３には逆方向の電圧は殆ど印加され
ない。また、静電気が印加される場合、その静電気がＬ
ＥＤチップ３の逆方向であればツェナーダイオードチッ
プ５を介して放電し、ＬＥＤチップ３に順方向である場
合は、その電圧がツェナー電圧より高ければツェナーダ
イオードチップ５を介して放電するためＬＥＤチップ３
を保護し、ツェナー電圧より低ければＬＥＤチップ３を
介して放電するが、その電圧はツェナー電圧より低い電
圧であるためＬＥＤチップ３を損傷することはない。そ
の結果、逆方向の電圧や静電気のサージに対して弱いＬ
ＥＤチップ３であってもＬＥＤチップ３に高い電圧が印
加されず、ＬＥＤチップ３を破損したり、劣化させたり
することがない。
ーダイオードチップが内蔵されて、図３にその等価回路
図が示されているように、ＬＥＤチップ３と並列にツェ
ナーダイオードチップ５が、その極性がＬＥＤチップ３
と逆になるように接続されている。そのため、ＬＥＤチ
ップ３を駆動する電源が交流電源であっても、ＬＥＤチ
ップ３に順方向の電圧になる位相のときは、ツェナーダ
イオードチップ５には逆方向電圧でツェナー電圧より低
い電圧であるため電流は流れず、ＬＥＤチップ３に電流
が流れて発光する。また、交流電源がＬＥＤチップ３に
逆方向の電圧になる位相のときは、ツェナーダイオード
チップ５を介して電流が流れる。そのため、交流電圧が
ＬＥＤチップ３に対して逆方向の電圧の位相となるとき
でも、ＬＥＤチップ３には逆方向の電圧は殆ど印加され
ない。また、静電気が印加される場合、その静電気がＬ
ＥＤチップ３の逆方向であればツェナーダイオードチッ
プ５を介して放電し、ＬＥＤチップ３に順方向である場
合は、その電圧がツェナー電圧より高ければツェナーダ
イオードチップ５を介して放電するためＬＥＤチップ３
を保護し、ツェナー電圧より低ければＬＥＤチップ３を
介して放電するが、その電圧はツェナー電圧より低い電
圧であるためＬＥＤチップ３を損傷することはない。そ
の結果、逆方向の電圧や静電気のサージに対して弱いＬ
ＥＤチップ３であってもＬＥＤチップ３に高い電圧が印
加されず、ＬＥＤチップ３を破損したり、劣化させたり
することがない。
【００２２】一方、本発明の半導体発光素子では、ツェ
ナーダイオードチップ５が板状リードの側面の平坦部に
設けられているため、発光部の表面にツェナーダイオー
ド用のスペースを設けることによりランプパッケージが
大きくなったり、発光面におけるワイヤボンディングな
どによる遮光の影響を生じない。さらに、リードを縦向
きにしてその先端にツェナーダイオードチップをマウン
トする必要がなく、リードを倒した状態でその平坦面に
マウントすることができるため、ツェナーダイオードチ
ップのダイボンディングおよびワイヤボンディングを非
常に容易に行うことができる。
ナーダイオードチップ５が板状リードの側面の平坦部に
設けられているため、発光部の表面にツェナーダイオー
ド用のスペースを設けることによりランプパッケージが
大きくなったり、発光面におけるワイヤボンディングな
どによる遮光の影響を生じない。さらに、リードを縦向
きにしてその先端にツェナーダイオードチップをマウン
トする必要がなく、リードを倒した状態でその平坦面に
マウントすることができるため、ツェナーダイオードチ
ップのダイボンディングおよびワイヤボンディングを非
常に容易に行うことができる。
【００２３】図４は本発明の他の実施形態を説明する図
である。図１に示されるように保護素子（ツェナーダイ
オードチップ）５がリードの根元に設けられることによ
り、発光部に関して何等の影響を受けることなくＬＥＤ
チップ３を保護することができるが、リードの根元側で
は、リードのハンダ付けなどの際に熱が樹脂製のパッケ
ージ６に伝わりやすい。リードを介して熱が伝わると、
樹脂製のパッケージ６は耐熱性がなくリード１、２とパ
ッケージ６との間に隙間が生じる。隙間が生じると、ハ
ンダ付けの際のフラックスなどの不純物が侵入し、リー
ド１、２の下部でパッケージ６の根元に近い保護素子５
に達して保護素子５を腐食したり破損に至らしめる場合
があり得る。図４に示される例は、このような問題を解
決するものである。
である。図１に示されるように保護素子（ツェナーダイ
オードチップ）５がリードの根元に設けられることによ
り、発光部に関して何等の影響を受けることなくＬＥＤ
チップ３を保護することができるが、リードの根元側で
は、リードのハンダ付けなどの際に熱が樹脂製のパッケ
ージ６に伝わりやすい。リードを介して熱が伝わると、
樹脂製のパッケージ６は耐熱性がなくリード１、２とパ
ッケージ６との間に隙間が生じる。隙間が生じると、ハ
ンダ付けの際のフラックスなどの不純物が侵入し、リー
ド１、２の下部でパッケージ６の根元に近い保護素子５
に達して保護素子５を腐食したり破損に至らしめる場合
があり得る。図４に示される例は、このような問題を解
決するものである。
【００２４】すなわち、図４（ａ）は保護素子５が第２
のリード２にボンディングされ、第１のリード１とワイ
ヤボンディングされた後に、その表面を覆うように帯状
の耐熱性被覆材７により被覆されている。耐熱性被覆材
７は、たとえばエポキシ樹脂にフィラーなどを混入して
耐熱性を向上させたモールド用樹脂からなり、インジェ
クションモールドなどにより所望の形状に形成される。
そしてその上に発光素子チップを保護する前述のパッケ
ージ６が形成されている。図４（ｂ）に示される例は、
耐熱性被覆材７が直接保護素子５を覆わず、その下側
（リードが露出するパッケージ６の底面側）の位置で、
少なくとも第１および第２のリード１、２を被覆するよ
うに設けられている。このように保護素子５が直接耐熱
性被覆材により被覆されていなくても、耐熱性被覆材７
はハンダ付けなどによるリード１、２の温度上昇に対し
ても劣化することがなく、リード１、２との間に隙間が
生じることがない。そのため、不純物がリード１、２を
上って保護素子５側に侵入することがなく、保護素子５
およびＬＥＤチップ３やワイヤボンディング部が保護さ
れる。なお、図４において図１と同じ部分には同じ符号
を付してその説明を省略する。
のリード２にボンディングされ、第１のリード１とワイ
ヤボンディングされた後に、その表面を覆うように帯状
の耐熱性被覆材７により被覆されている。耐熱性被覆材
７は、たとえばエポキシ樹脂にフィラーなどを混入して
耐熱性を向上させたモールド用樹脂からなり、インジェ
クションモールドなどにより所望の形状に形成される。
そしてその上に発光素子チップを保護する前述のパッケ
ージ６が形成されている。図４（ｂ）に示される例は、
耐熱性被覆材７が直接保護素子５を覆わず、その下側
（リードが露出するパッケージ６の底面側）の位置で、
少なくとも第１および第２のリード１、２を被覆するよ
うに設けられている。このように保護素子５が直接耐熱
性被覆材により被覆されていなくても、耐熱性被覆材７
はハンダ付けなどによるリード１、２の温度上昇に対し
ても劣化することがなく、リード１、２との間に隙間が
生じることがない。そのため、不純物がリード１、２を
上って保護素子５側に侵入することがなく、保護素子５
およびＬＥＤチップ３やワイヤボンディング部が保護さ
れる。なお、図４において図１と同じ部分には同じ符号
を付してその説明を省略する。
【００２５】このように、保護素子が耐熱性被覆材によ
り被覆されたり、保護素子よりリードの根元側で耐熱性
被覆材によりリードが被覆されることにより、ハンダ付
けなどの温度上昇によりリードと樹脂製のパッケージと
の間に剥離が生じても、耐熱性被覆材とリードとの間が
しっかりと固着され、それより上に不純物が侵入するの
を防止することができる。その結果、保護素子が腐食す
ることがなく、信頼性が向上する。
り被覆されたり、保護素子よりリードの根元側で耐熱性
被覆材によりリードが被覆されることにより、ハンダ付
けなどの温度上昇によりリードと樹脂製のパッケージと
の間に剥離が生じても、耐熱性被覆材とリードとの間が
しっかりと固着され、それより上に不純物が侵入するの
を防止することができる。その結果、保護素子が腐食す
ることがなく、信頼性が向上する。
【００２６】前述の例では、保護素子としてツェナーダ
イオードチップを用いたが、チップでなくてパッケージ
ングされた製品状のものを使用してもよい。また、ツェ
ナーダイオードでなくて通常のダイオードでも、ＬＥＤ
チップに対する逆方向の電圧に対して保護することがで
きる。さらに、ダイオードでなくても、トランジスタを
ダイオード接続したものや、ＭＯＳＦＥＴのゲートとソ
ースまたはドレインとを接続したもの、またはこれらを
組み合わせてツェナーダイオードと同様に両方向に保護
する複合素子またはＩＣなど、ダイオードと同様にＬＥ
Ｄチップを保護することができる素子であればよい。
イオードチップを用いたが、チップでなくてパッケージ
ングされた製品状のものを使用してもよい。また、ツェ
ナーダイオードでなくて通常のダイオードでも、ＬＥＤ
チップに対する逆方向の電圧に対して保護することがで
きる。さらに、ダイオードでなくても、トランジスタを
ダイオード接続したものや、ＭＯＳＦＥＴのゲートとソ
ースまたはドレインとを接続したもの、またはこれらを
組み合わせてツェナーダイオードと同様に両方向に保護
する複合素子またはＩＣなど、ダイオードと同様にＬＥ
Ｄチップを保護することができる素子であればよい。
【００２７】また、前述の例では、発光素子としてチッ
化ガリウム系化合物半導体を用いた青色系の半導体発光
素子であったが、チッ化ガリウム系化合物半導体はとく
に逆方向の電圧や高電圧により破壊されやすいため効果
が大きい。しかし、これに限定されるものではなく、Ｇ
ａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＰ
系などの赤色系や緑色系の発光素子についても、保護素
子が設けられることにより同様に逆方向電圧や静電気に
対して強い半導体発光素子が得られる。
化ガリウム系化合物半導体を用いた青色系の半導体発光
素子であったが、チッ化ガリウム系化合物半導体はとく
に逆方向の電圧や高電圧により破壊されやすいため効果
が大きい。しかし、これに限定されるものではなく、Ｇ
ａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＰ
系などの赤色系や緑色系の発光素子についても、保護素
子が設けられることにより同様に逆方向電圧や静電気に
対して強い半導体発光素子が得られる。
【００２８】さらに、前述の例では、第２のリードに保
護素子が設けられていたが、第１のリードの平坦部に設
けられて第２のリードとの間でワイヤボンディングがな
されていても、ＬＥＤチップと逆方向に接続されるよう
に第１および第２のリードとの接続がなされればよい。
また、リードの幅で保護素子をボンディングすることが
できれば、リードにダイパッド用の突出部が設けられな
くてもよい。さらに、保護素子は樹脂パッケージ内に封
止されなくて、樹脂パッケージの外側に設けられる構造
でも構わないが、保護素子を保護する観点からは前述の
ように耐熱性被覆材により被覆されることが好ましい。
護素子が設けられていたが、第１のリードの平坦部に設
けられて第２のリードとの間でワイヤボンディングがな
されていても、ＬＥＤチップと逆方向に接続されるよう
に第１および第２のリードとの接続がなされればよい。
また、リードの幅で保護素子をボンディングすることが
できれば、リードにダイパッド用の突出部が設けられな
くてもよい。さらに、保護素子は樹脂パッケージ内に封
止されなくて、樹脂パッケージの外側に設けられる構造
でも構わないが、保護素子を保護する観点からは前述の
ように耐熱性被覆材により被覆されることが好ましい。
【００２９】また、耐熱性被覆材による被覆は、図４
（ｂ）に示される例では、両方のリードに亘ってリード
を被覆するように帯状に設けられていたが、各リードご
と単独に被覆されてもよい。
（ｂ）に示される例では、両方のリードに亘ってリード
を被覆するように帯状に設けられていたが、各リードご
と単独に被覆されてもよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、発光素子を構成するリ
ードの側壁の平坦部に保護素子がマウントされて、ＬＥ
Ｄチップに対する逆方向電圧および／または所定の電圧
以上の順方向電圧に対して保護するように接続されてい
るため、発光素子の発光面に何等の変化を来すことなく
保護素子を内蔵した半導体発光素子が得られる。その結
果、逆方向電圧の印加や静電気による高電圧の印加に対
しても損傷することがなく、信頼性が大幅に向上すると
共に、半製品や製品の状態での取扱もアースバンドの使
用や静電気除去の特別な注意を払う必要がなく、作業効
率が大幅に向上する。
ードの側壁の平坦部に保護素子がマウントされて、ＬＥ
Ｄチップに対する逆方向電圧および／または所定の電圧
以上の順方向電圧に対して保護するように接続されてい
るため、発光素子の発光面に何等の変化を来すことなく
保護素子を内蔵した半導体発光素子が得られる。その結
果、逆方向電圧の印加や静電気による高電圧の印加に対
しても損傷することがなく、信頼性が大幅に向上すると
共に、半製品や製品の状態での取扱もアースバンドの使
用や静電気除去の特別な注意を払う必要がなく、作業効
率が大幅に向上する。
【００３１】さらに、保護素子またはその根元部が耐熱
性被覆材により被覆されることにより、保護素子などの
耐熱性が向上し、一層信頼性が向上する。
性被覆材により被覆されることにより、保護素子などの
耐熱性が向上し、一層信頼性が向上する。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施形態の断面説
明図である。
明図である。
【図２】図１のＬＥＤチップの一例の断面説明図であ
る。
る。
【図３】図１の半導体発光素子の接続関係の等価回路図
である。
である。
【図４】本発明の半導体発光素子の他の実施形態の説明
図である。
図である。
【図５】従来の半導体発光素子の一例の側面説明図であ
る。
る。
１ 第１のリード ２ 第２のリード ３ ＬＥＤチップ ５ ツェナーダイオードチップ
Claims (3)
- 【請求項１】 一端部に湾曲状の凹部が形成された板状
の第１のリードと、該第１のリードと並置して設けられ
る板状の第２のリードと、前記第１のリードの凹部内に
ダイボンディングされる発光素子チップと、該発光素子
チップの２つの電極をそれぞれ前記第１および第２のリ
ードと電気的に接続する接続手段と、前記第１および第
２のリードのいずれか一方の側面の平坦部にボンディン
グされ、前記第１および第２のリード間に電気的に接続
されて前記発光素子チップに印加され得る少なくとも逆
方向電圧に対して前記発光素子チップを保護する保護素
子とからなる半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記保護素子が耐熱性被覆材により被覆
され、かつ、前記発光素子チップを被覆するパッケージ
が前記耐熱性被覆材を覆うように設けられてなる請求項
１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記第１または第２のリードの前記保護
素子が設けられる位置より前記発光素子チップが設けら
れる側と反対側の位置で、少なくとも前記第１および第
２のリードの部分を覆う耐熱性被覆材が設けられ、か
つ、前記発光素子チップを被覆するパッケージが前記耐
熱性被覆材を覆うように設けられてなる請求項１記載の
半導体発光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9271038A JPH11103096A (ja) | 1997-07-30 | 1997-10-03 | 半導体発光素子 |
| US09/003,145 US6054716A (en) | 1997-01-10 | 1998-01-06 | Semiconductor light emitting device having a protecting device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20468197 | 1997-07-30 | ||
| JP9-204681 | 1997-07-30 | ||
| JP9271038A JPH11103096A (ja) | 1997-07-30 | 1997-10-03 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11103096A true JPH11103096A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=26514590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9271038A Pending JPH11103096A (ja) | 1997-01-10 | 1997-10-03 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11103096A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005053040A1 (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 半導体発光素子搭載部材とそれを用いた発光ダイオード |
| KR100670532B1 (ko) | 2005-01-28 | 2007-01-16 | 엘지이노텍 주식회사 | Ｌｅｄ 패키지 |
| KR100748241B1 (ko) | 2006-02-07 | 2007-08-09 | 삼성전기주식회사 | 정전기 방전 충격에 대한 보호 기능이 내장된 고휘도 발광다이오드 및 그 제조방법 |
| JP2008098343A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｌｅｄランプ装置 |
| JP2009516931A (ja) * | 2005-11-22 | 2009-04-23 | ショッキング テクノロジーズ インコーポレイテッド | 電圧感応状態遷移誘電体材料を用いる発光デバイス |
| US7618165B2 (en) | 2005-12-07 | 2009-11-17 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | LED lamp unit |
| JP2017216368A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP9271038A patent/JPH11103096A/ja active Pending
Cited By (8)
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